アニゾトロプ的Fe_{4- x} Ge_x N薄膜における2つの構成要素の異常なホールとネルスト効果について

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 凝縮物質物理学 凝縮物質物理学
• 固体化学 固体化学

背景:

• 異常なネルスト効果 (ANE) は,廃棄熱の回収に潜在的な応用がある熱電気現象である.
• 密度関数理論 (DFT) の計算は,特定の鉄ニトリド組成物における強化ANEを予測した.
• 鉄ニトリドの構造的および磁性特性に対するドーピングの影響を理解することは,熱電性能の最適化に不可欠です.

研究 の 目的:

• Fe$_{4-x}$Ge$_{x}$N 薄膜を合成し,特徴づけるために.
• 構造的,磁的,熱電気的特性,特にANEに対するゲルマニウム置換の影響を調査する.
• ANE強化のためのDFT予測と実験的発見を相関させる.

主な方法:

• 薄膜製造用のマグネットロンスプッタリング.
• ネルストとホール効果,抵抗力,磁気特性の体系的分析.
• 電子顕微鏡,モースバウアー光譜,および構造と電子特性分析のためのDFT計算.

主要な成果:

• Fe$_{4-x}$Ge$_{x}$N フィルムでは,Geの含有量が増加して立方体対称性から四角形対称性への移行を示した.
• 鉄磁気キュリー温度はGeドーピングで ~750Kから ~100Kに大幅に低下した.
• テトラゴナルフィルムは,結晶学的な方向性と磁性アニソトロピーによる複雑なホールとネルスト効果を示した.

結論:

• Fe$_{4}$N でのゲルマニウムドーピングは,構造的歪みとキュリー温度の急速な低下につながります.
• ホール効果とネルスト効果で観察された2つの構成要素の振る舞いは,結晶学的な方向性や磁性アニソトロピーを含む複数の要因に起因する.
• キュリー温度が低いにもかかわらず,Fe$_{3}$GeNはANEの有望な振る舞いを示しており,ドーピングされたFe$_{4}$NシステムでANE強化の可能性を示唆しています.